JP2000332331A - 光中継伝送系における光直接増幅器及び光直接増幅方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光中継伝送系における光直接増幅器の低雑音
化を行う。 【解決手段】 光中継伝送系における光直接増幅器に、
伝送路における主信号光の波長と監視制御信号光の波長
とが多重した入力信号光を増幅する光直接増幅手段１、
２、６、７、８と、光直接増幅手段により入力信号光が
増幅された後に増幅された入力信号光から監視制御信号
光を分離して受信する監視制御信号用光受信手段３、１
２と、監視制御信号用光受信手段により分離された伝送
路の主信号光に監視制御信号光を多重して出力信号光を
形成し、下流の光中継伝送系の光直接増幅器に出力信号
光を送出するための監視制御信号用光送信手段１３、１
４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光直接増幅器に関する。
特に、本発明は、光中継伝送系における光直接増幅器の
低雑音化に関する。

【０００２】

【従来の技術】光伝送システムにおいて線形中継器で多
段中継伝送を行う場合に、以下に説明する光直接増幅器
が用いられる。図７は従来の光中継伝送系における光直
接増幅器を説明する図である。なお、全図を通じて同様
の構成要素には同一の符号、記号を付す。

【０００３】本図に示すように、中継伝送系には光直接
増幅器としてエルビウム（Ｅｒ）添加光ファイバアンプ
（増幅器）１が設けられ、Ｅｒ添加ファイバアンプ１は
受信した主信号光を増幅する。Ｅｒ添加ファイバアンプ
１には波長分割多重カプラ２が接続され、波長分割多重
カプラ２は励起光を伝送路に多重化してＥｒ添加ファイ
バアンプ１を励起する。波長分割多重カプラ２には励起
光源６が接続され、励起光源６はレーザダイオードで構
成される。励起光源６は駆動回路７により駆動され、駆
動回路７は励起光源制御回路８により制御される。

【０００４】Ｅｒ添加ファイバアンプ１の入力側に波長
分割多重カプラ３が接続され、波長分割多重カプラ３は
主信号光及び監視制御信号光からなる入力信号光から監
視制御信号光を分離する。波長分割多重カプラ３には監
視制御信号用光受信回路１２が接続され、監視制御信号
用光受信回路１２は波長分割多重カプラ３を介して伝送
路から分離された監視制御信号光を受信する。

【０００５】波長分割多重カプラ２には波長分割多重カ
プラ１３が接続され、波長分割多重カプラ１３は主信号
光に新たに監視制御信号光を多重して出力信号光を形成
する。波長分割多重カプラ１３には監視制御信号用光送
信回路１４が接続され、監視制御信号用光送信回路１４
は波長分割多重カプラ１３を介して伝送路の主信号光に
監視制御信号光を多重する。

【０００６】このように、光中継伝送系における線形中
継器の光直接増幅器では、主信号光をそのまま直接増幅
するが、主信号光のオーバヘッドによる監視制御信号光
の転送が不可避であり、監視制御信号光用の送受信回路
１２、１４を用いて波長分割多重カプラ３、１３により
主信号光に監視制御信号光を多重、分離して信号伝送を
行う必要がある。

【０００７】

【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、上記光
中継伝送系における光直接増幅器では、Ｅｒ添加ファイ
バアンプ１の入力側に挿入される波長分割多重カプラ３
には挿入に伴う通過損失が生じる。

【０００８】この波長分割多重カプラ３での通過損失に
より、Ｅｒ添加ファイバアンプ１への実質的な入力光レ
ベルが低下するため、光直接増幅器の雑音指数｛（Ｓ／
Ｎ）ｉ／（Ｓ／Ｎ）ｏ；Ｓ／Ｎ（信号対雑音比）｝が劣
化するという問題がある。この雑音指数の劣化に起因し
て伝送特性の制限が生じる。したがって、本発明は上記
問題点に鑑みて、雑音指数の劣化を防止して低雑音化を
図ることができる光中継伝送系における光直接増幅器を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、光中継伝送系における光直接増幅器にお
いて、伝送路における主信号光の波長と監視制御信号光
の波長とが多重した入力信号光を増幅する光直接増幅手
段と、前記光直接増幅手段により入力信号光が増幅され
た後に増幅された前記入力信号光から前記監視制御信号
光を分離して受信する監視制御信号用光受信手段と、前
記監視制御信号用光受信手段により分離された前記伝送
路の主信号光に新たな監視制御信号光を多重して出力信
号光を形成し、下流の前記光中継伝送系の光直接増幅器
に前記出力信号光を送出するための監視制御信号用光送
信手段とを備えることを特徴とする光中継伝送系におけ
る光直接増幅器を提供する。

【００１０】好ましくは、前記光直接増幅手段は光ファ
イバ増幅手段であり、Ｅｒ添加ファイバ増幅手段であ
り、又は半導体レーザ増幅手段である。この手段によ
り、光直接増幅器の入力側で監視制御信号の受信に起因
する通過損失を除去したので、雑音指数を改善でき、伝
送特性を向上させることが可能になった。

【００１１】好ましくは、さらに、前記監視制御信号用
光送信手段に出力一定制御手段を接続し、前記出力一定
制御手段は、前記出力信号光を分岐して監視制御信号光
を除去し主信号光のパワーが一定になるように光直接増
幅手段を制御する。この手段により、主信号光のパワー
を一定にする光直接増幅器でも雑音指数が低減可能にな
る。

【００１２】好ましくは、さらに、前記監視制御信号用
光受信手段と前記監視制御信号用光送信手段の間に後段
光直接増幅手段を接続し、前記後段光直接増幅手段は前
記監視制御信号用光受信手段により伝送路から監視制御
信号光が分離された主信号光だけを増幅する。この手段
により、2段増幅構成の光直接増幅器でも雑音指数が低
減可能になる。

【００１３】好ましくは、さらに、前記監視制御信号用
光受信手段と前記監視制御信号用光送信手段の間に後段
光直接増幅手段を接続し、前記後段光直接増幅手段は前
記監視制御信号用光受信手段により伝送路から監視制御
信号光が分離された主信号光だけを増幅し、前記監視制
御信号用光送信手段に出力一定制御手段を接続し、前記
出力一定制御手段は、前記出力信号光を分岐して監視制
御信号光を除去し主信号光のパワーが一定になるように
後段光直接増幅手段を制御する。

【００１４】この手段により、2段増幅構成の光直接増
幅器で且つ主信号光のパワーを一定にする光直接増幅器
でも雑音指数が低減可能になる。また、本発明は、光中
継伝送系における光直接増幅方法において、伝送路にお
ける主信号光の波長と監視制御信号光の波長とが多重し
た入力信号光を増幅する工程と、増幅された前記入力信
号光から前記監視制御信号光を分離して受信する工程
と、分離された前記伝送路の主信号光に新たな監視制御
信号光を多重して出力信号光を形成し、下流の前記光中
継伝送系の光直接増幅器に前記出力信号光を送出する工
程とを備えることを特徴とする光中継伝送系における光
直接増幅方法を提供する。

【００１５】この手段により、上記発明と同様に、光直
接増幅器の入力側で監視制御信号の受信に起因する通過
損失を除去したので、雑音指数を改善でき、伝送特性を
向上させることが可能になった。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明に係る光中継
伝送系における光直接増幅器の構成例を説明する概略図
である。本図に示すように、Ｅｒ添加ファイバアンプ１
の出力側である波長分割多重カプラ２と波長分割多重カ
プラ１３との間に波長分割多重カプラ３が接続され、こ
れに伴って、波長分割多重カプラ３に監視制御信号光用
受信回路１２が接続される。

【００１７】この場合、主信号光の波長と共に、監視制
御信号光の波長も増幅可能となる広帯域のＥｒ添加ファ
イバアンプ１が用いられる。例えば、Ｅｒ添加ファイバ
アンプ１にはエルビウムにアルミニウム（Ａｌ₂Ｏ _３）
を添加して動作波長領域が拡大される。

【００１８】図２は図１の光中継伝送系における光直接
増幅器の増幅例を説明する図である。本図（ａ）に示す
ように、Ｅｒ添加ファイバアンプ１の光直接増幅器に
は、２波以上の主信号光、監視制御信号光が多重したス
ペクトラムの信号光が入力する。本図（ｂ）に示すよう
に、入力信号光がＥｒ添加ファイバアンプ１により増幅
される。本図（ｃ）に示すように、増幅された信号光か
ら監視制御信号光が分離されて、主信号光が光直接増幅
器から出力される。分離された監視制御信号光は監視制
御信号用光受信回路１２により受信される。

【００１９】また、下流の光中継伝送系の光直接増幅器
へ監視制御信号を転送するために、監視制御信号用光送
信回路１４により監視制御信号光が出力され、波長分割
多重カプラ１３でＥｒ添加ファイバアンプ１により増幅
された主信号光に波長分割多重されて伝送路へ送出され
る。送出された信号光は次段の受信用光直接増幅器又は
線形中継用光直接増幅器で同様に増幅されて、監視制御
信号光は増幅後に受信される。

【００２０】光直接増幅器の利得が十分大きい場合の雑
音指数は入力側での損失に大きく依存するため、従来は
Ｅｒ添加ファイバアンプ１の入力側に挿入される波長分
割多重カプラ３の通過損失分だけ光直接増幅器の雑音指
数が劣化していたが、本発明によれば、Ｅｒ添加ファイ
バアンプ１の出力側に波長分割多重カプラ３を接続する
ので、波長分割多重カプラ３の通過損失による雑音指数
への影響がほとんどなくなるため、光直接増幅器の雑音
指数｛（Ｓ／Ｎ）ｉ／（Ｓ／Ｎ）ｏ｝を低減することが
可能になる。この雑音指数の改善により伝送特性が向上
することになる。

【００２１】図３は図１の光中継伝送系における光直接
増幅器の構成例の変形例を説明する概略図である。本図
に示すように、図１の波長分割多重カプラ１３の出力側
に光カプラ１５が追加して接続され、光カプラ１５は波
長分割多重カプラ１３の出力信号光の一部を分岐する。
光カプラ１５には光フィルタ１６が接続され、光フィル
タ１６は分岐された出力信号光から監視制御信号光の波
長成分を除去する。光フィルタ１６にはフォトダイオー
ド１７が接続され、フォトダイオード１７は光フィルタ
１６からの主信号光の波長成分を受光し光電変換する。

【００２２】フォトダイオード１７には電流電圧変換回
路１８が接続され、電流電圧変換回路１８はフォトダイ
オード１７からの光電流を電圧に変換する。電流電圧変
換回路１８には出力一定制御回路１９が接続され、出力
一定制御回路１９は電流電圧変換回路１８からの電圧が
一定となるように励起光源制御回路８を制御する。この
ようにして、増幅された主信号光の出力電力が一定とな
るように出力一定制御を行なう光直接増幅器において、
図１の例と同様に雑音指数の低減が可能となる。

【００２３】図４は図１の光中継伝送系における光直接
増幅器について構成例の別の変形例を説明する概略図で
ある。本図に示すように、図１の波長分割多重カプラ３
と波長分割多重カプラ１３の間にＥｒ添加ファイバアン
プ４が接続され、Ｅｒ添加ファイバアンプ４は波長分割
多重カプラ３からの増幅された主信号を増幅する。Ｅｒ
添加ファイバアンプ４には波長分割多重カプラ５が接続
され、波長分割多重カプラ５はその出力で波長分割多重
カプラ１３に接続され、励起光を伝送路に多重化してＥ
ｒ添加ファイバアンプ４を励起する。

【００２４】波長分割多重カプラ５には励起光源９が接
続され、励起光源９はレーザダイオードで構成される。
励起光源９は駆動回路１０により駆動され、駆動回路１
０は励起光源制御回路１１により制御される。図５は図
４の光中継伝送系におけるＥｒ添加ファイバアンプ4の
増幅例を説明する図である。本図（ａ）に示すように、
Ｅｒ添加ファイバアンプ４の光直接増幅器には、２波以
上の主信号光が多重したスペクトラムの信号光が入力す
る。本図（ｂ）に示すように、主信号光だけＥｒ添加フ
ァイバアンプ４により増幅される。

【００２５】このようにして、前段のＥｒ添加ファイバ
アンプ１、後段のＥｒ添加ファイバアンプ４を持つ２段
増幅構成の光直接増幅器において、前段に主信号光波長
と監視制御信号光波長の両方を増幅できる利得波長帯域
を持つＥｒ添加ファイバアンプ１を使用することで、主
信号光と監視制御信号光とが合成した信号光を光直接増
幅する。前段増幅と後段増幅の間で監視制御信号光を主
信号光から分離する構成で、光直接増幅器の入力側にお
ける波長分割多重カプラの損失を除去して雑音指数を改
善することが可能になる。すなわち、Ｅｒ添加ファイバ
アンプ１の前段増幅で主信号光のレベルがある程度大き
くなっているので、Ｅｒ添加ファイバアンプ４の前に波
長分割多重カプラ３の通過損失があっても、雑音指数の
低減に効果がある。

【００２６】図６は図１の光中継伝送系における光直接
増幅器の構成例について別の変形例であって、図３と図
４の構成を組み合わせた例を説明する概略図である。本
図に示すように、図４の波長分割多重カプラ１３の出力
側に、図３の光カプラ１５、光フィルタ１６、フォトダ
イオード１７、電流電圧変換回路１８、出力一定制御回
路１９を設け、出力一定制御回路１９は電流電圧変換回
路１８からの電圧が一定となるように励起光源制御回路
１１を制御する。

【００２７】このようにして、増幅された主信号光の出
力が一定となるような出力制御を行う光直接増幅器にお
いて、前述と同様に、雑音指数の低減が可能になる。以
上の説明では光直接増幅器としてＥｒ添加ファイバアン
プの光ファイバアンプを用いて説明した、半導体レーザ
アンプであってもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光直接増幅器の入力側で監視制御信号の受信に起因する
通過損失を除去したので、雑音指数を改善でき、伝送特
性を向上させることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光中継伝送系における光直接増幅
器の構成例を説明する概略図である。

【図２】図１の光中継伝送系における光直接増幅器の増
幅を説明する図である。

【図３】図１の光中継伝送系における光直接増幅器の構
成例の変形例を説明する概略図である。

【図４】図１の光中継伝送系における光直接増幅器につ
いて構成例の別の変形例を説明する概略図である。

【図５】図４の光中継伝送系におけるＥｒ添加ファイバ
アンプ4の増幅例を説明する図である。

【図６】図１の光中継伝送系における光直接増幅器につ
いて構成例の別の変形例であって、図３と図４の構成を
組み合わせた例を説明する概略図である。

【図７】従来の光中継伝送系における光直接増幅器を説
明する図である。

【符号の説明】

１、４…Ｅｒ添加ファイバアンプ ２、３、５、１３…波長分割多重カプラ ６、９…励起光源 ７、１０…駆動回路 ８、１１…励起光源制御回路 １２…監視制御信号用光受信回路 １４…監視制御信号用光送信回路 １５…光カプラ １６…光フィルタ １７…フォトダイオード １８…電流電圧変換回路 １９…出力一定制御回路

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 HH02 HH04 JJ20 RR01 YY17 5K002 AA06 BA02 BA05 BA13 CA02 CA10 CA13 DA02 EA06 FA01 GA03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光中継伝送系における光直接増幅器にお
   いて、 伝送路における主信号光の波長と監視制御信号光の波長
   とが多重した入力信号光を増幅する光直接増幅手段と、 前記光直接増幅手段により前記入力信号が増幅された後
   に増幅された前記入力信号光から前記監視制御信号光を
   分離して受信する監視制御信号用光受信手段と、 前記監視制御信号用光受信手段により分離された前記伝
   送路の主信号に新たな監視制御信号光を多重して出力信
   号光を形成し、下流の前記光中継伝送系の光直接増幅器
   に前記出力信号光を送出するための監視制御信号用光送
   信手段とを備えることを特徴とする光中継伝送系におけ
   る光直接増幅器。
2. 【請求項２】 前記光直接増幅手段は光ファイバ増幅手
   段であることを特徴とする、請求項１に記載の光中継伝
   送系における光直接増幅器。
3. 【請求項３】 前記光直接増幅手段はＥｒ添加ファイバ
   増幅手段であることを特徴とする、請求項１に記載の光
   中継伝送系における光直接増幅器。
4. 【請求項４】 前記光直接増幅器は半導体レーザ増幅手
   段であることを特徴とする、請求項１に記載の光中継伝
   送系における光直接増幅器。
5. 【請求項５】 さらに、前記監視制御信号用光送信手段
   に出力一定制御手段を接続し、前記出力一定制御手段
   は、前記出力信号光を分岐して監視制御信号光を除去し
   主信号光のパワーが一定になるように光直接増幅手段を
   制御することを特徴とする、光中継伝送系における光直
   接増幅器。
6. 【請求項６】 さらに、前記監視制御信号用光受信手段
   と前記監視制御信号用光送信手段の間に後段光直接増幅
   手段を接続し、前記後段光直接増幅手段は前記監視制御
   信号用光受信手段により伝送路から監視制御信号光が分
   離された主信号光だけを増幅することを特徴とする、請
   求項１に記載の光中継伝送系における光直接増幅器。
7. 【請求項７】 さらに、前記監視制御信号用光受信手
   段と前記監視制御信号用光送信手段の間に後段光直接増
   幅手段を接続し、前記後段光直接増幅手段は前記監視制
   御信号用光受信手段により伝送路から監視制御信号光が
   分離された主信号光だけを増幅し、前記監視制御信号用
   光送信手段に出力一定制御手段を接続し、前記出力一定
   制御手段は、前記出力信号光を分岐して監視制御信号光
   を除去し主信号光のパワーが一定になるように後段光直
   接増幅手段を制御することを特徴とする、請求項１に記
   載の光中継伝送系における光直接増幅器。
8. 【請求項８】 光中継伝送系における光直接増幅方法に
   おいて、 伝送路における主信号光の波長と監視制御信号光の波長
   とが多重した入力信号光を増幅する工程と、 前記入力信号が増幅された後に増幅された前記入力信号
   光から前記監視制御信号光を分離して受信する工程と、 分離された前記伝送路の主信号光に監視制御信号光を多
   重して出力信号光を形成し、下流の前記光中継伝送系の
   光直接増幅器に前記出力信号光を送出する工程とを備え
   ることを特徴とする光中継伝送系における光直接増幅方
   法。